一种飞溅润滑锥齿轮温度的数值计算方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种飞溅润滑锥齿轮温度的数值计算方法及系统。该方法包括：首先通过布尔运算得到锥齿轮传动系统流固耦合数值计算模型；其次对锥齿轮传动系统流固耦合数值计算模型划分网格；然后计算锥齿轮啮合过程产生的热量，并进行热量分配，确定热量的加载边界、运动边界和润滑油含量，最终采用计算流体动力学仿真方法获得在齿轮箱体达到热平衡时主动锥齿轮温度值和从动锥齿轮温度值。采用本发明专利技术的方法及系统，考虑了流体流动对齿轮温度的影响，解决了计算流体动力学仿真方法模拟齿轮转动耗时的问题，能够缩短温度计算周期。

【技术实现步骤摘要】
一种飞溅润滑锥齿轮温度的数值计算方法及系统
本专利技术涉及锥齿轮温度计算
，特别是涉及一种飞溅润滑锥齿轮温度的数值计算方法及系统。
技术介绍
锥齿轮是传动系统中换向变速的重要组成部分，其过高的温度将制约传动系统的整体寿命，尤其在工况多变、紧凑复杂空间及飞溅润滑方式下，齿轮系统内部的产热、传热机理问题十分复杂。与喷油润滑方式相比，飞溅润滑方式在箱体内部形成的复杂油-气两相流动规律更加不明确，齿轮温度与该两相流的流动状态息息相关。计算齿轮温度的方法通常为试验方法和有限元方法，其中试验的方法成本过高且破坏性大，在一般的试验环境下难以准确模拟实际运行工况，由此，齿轮的温度测量受到制约；有限元方法为采用经验公式计算出齿轮与润滑油之间的对流换热系数，以此作为边界条件对齿轮箱进行稳态热分析或瞬态热分析，然而，经验公式存在较大的计算误差，尤其针对飞溅润滑方式下油-气两相流与齿轮间的对流换热系数，采用经验公式难以得到精确值，并且，有限元方法忽略了流体流动对齿轮温度的影响，无法反映齿轮的运动状态，由此带来很大的计算误差。<br>
技术实现思路
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【技术保护点】
1.一种飞溅润滑锥齿轮温度的数值计算方法，其特征在于，包括：/n获取建立好的锥齿轮传动系统流固耦合数值计算模型；锥齿轮传动系统包括设置在齿轮箱体内的主动锥齿轮和从动锥齿轮，所述主动锥齿轮和所述从动锥齿轮啮合；所述锥齿轮传动系统流固耦合数值计算模型包括固体域和流体域，所述固体域为所述锥齿轮传动系统的三维模型，所述流体域为根据主动锥齿轮固体和从动锥齿轮固体采用布尔运算建立的模型；/n对所述锥齿轮传动系统流固耦合数值计算模型进行网格划分，得到网格划分后的模型；/n计算所述主动锥齿轮和所述从动锥齿轮在啮合过程中产生的热量，并将所述热量分别分配给所述主动锥齿轮和所述从动锥齿轮，得到主动锥齿轮的热量和从动...

【技术特征摘要】
1.一种飞溅润滑锥齿轮温度的数值计算方法，其特征在于，包括：
获取建立好的锥齿轮传动系统流固耦合数值计算模型；锥齿轮传动系统包括设置在齿轮箱体内的主动锥齿轮和从动锥齿轮，所述主动锥齿轮和所述从动锥齿轮啮合；所述锥齿轮传动系统流固耦合数值计算模型包括固体域和流体域，所述固体域为所述锥齿轮传动系统的三维模型，所述流体域为根据主动锥齿轮固体和从动锥齿轮固体采用布尔运算建立的模型；
对所述锥齿轮传动系统流固耦合数值计算模型进行网格划分，得到网格划分后的模型；
计算所述主动锥齿轮和所述从动锥齿轮在啮合过程中产生的热量，并将所述热量分别分配给所述主动锥齿轮和所述从动锥齿轮，得到主动锥齿轮的热量和从动锥齿轮的热量；
根据所述主动锥齿轮的热量和所述从动锥齿轮的热量确定热量的加载边界；根据所述主动锥齿轮的转速和所述从动锥齿轮的转速确定运动边界；根据所述齿轮箱体的浸油深度确定润滑油含量；
根据所述网格划分后的模型、所述热量的加载边界、所述运动边界和所述润滑油含量，采用计算流体动力学仿真方法确定在所述齿轮箱体达到热平衡时主动锥齿轮温度值和从动锥齿轮温度值。


2.根据权利要求1所述的飞溅润滑锥齿轮温度的数值计算方法，其特征在于，所述锥齿轮传动系统流固耦合数值计算模型的建立方法，具体包括：
建立锥齿轮传动系统的三维模型；
对所述锥齿轮传动系统的三维模型进行简化处理，得到简化后的锥齿轮传动系统的三维模型，并将所述简化后的锥齿轮传动系统的三维模型作为固体域；所述简化处理包括去除齿轮过渡圆角、去除齿轮倒圆角和合并齿轮箱体壁面的细缝结构；
在主动锥齿轮外围建立等距回转体，得到第一回转体；在从动轮外围建立等距回转体，得到第二回转体；
采用布尔运算方法建立所述第一回转体减去主动锥齿轮固体的模型，得到第一流体域；采用布尔运算方法建立第二回转体减去从动锥齿轮固体的模型，得到第二流体域；采用布尔运算方法建立锥齿轮箱体减去主动锥齿轮固体、从动锥齿轮固体、第一回转体和第二回转体的模型，得到第三流体域；
将所述固体域、所述第一流体域、所述第二流体域和所述第三流体域确定为锥齿轮传动系统流固耦合数值计算模型。


3.根据权利要求2所述的飞溅润滑锥齿轮温度的数值计算方法，其特征在于，所述主动锥齿轮和所述从动锥齿轮在啮合过程中产生的热量，具体包括：
滑动功率损失产生的热量、滚动功率损失产生的热量和搅油功率损失产生的热量。


4.根据权利要求3所述的飞溅润滑锥齿轮温度的数值计算方法，其特征在于，所述根据所述主动锥齿轮的热量和所述从动锥齿轮的热量确定热量的加载边界，具体包括：
将所述主动锥齿轮的热量除以所述主动锥齿轮的啮合面的面积，得到第一热流密度；将所述从动锥齿轮的热量除以所述从动锥齿轮的啮合面的面积，得到第二热流密度；
将所述第一热流密度除以预设厚度得到的值转换为第一体热源；将所述第二热流密度除以所述预设厚度得到的值转换为第二体热源；
将所述第一体热源和所述第二体热源作为热量的加载边界；所述热量的加载边界施加在所述啮合面上。


5.一种飞溅润滑锥齿轮温度的数值计算系统，其特征在于，包括：
模型获取模块，用于获取建立好的锥齿轮传动系统流固耦合数值计算模型；锥齿轮传动系统包括设置在齿轮箱体内的主动锥齿轮和从动锥齿轮，所述主动锥齿轮和...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆凤霞，王孟，孔维地，张超，鲍和云，靳广虎，朱如鹏，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32